觀點 | 檢查區塊Nonce分布追蹤挖礦設備的變化_ONC:CONC幣

作者:?CoinMetricsTomBrand,UriKolodny&?AvihuLevy

翻譯&校對:?閔敏?&阿劍

來源：以太坊愛好者

編者注：原標題為《觀點|用Nonce分布追蹤挖礦設備的變化》

ASIC引起巨大的爭議

自比特幣誕生初期開始，社區就一直在討論是否要與日益強大的挖礦硬件作斗爭。

剛開始的時候，用CPU來參與比特幣挖礦還能賺到錢。在這種情況下，幾乎每個人都有機會參與到比特幣挖礦中，因為不需要使用定制的計算機硬件。

久而久之，一些礦工為了在挖礦競賽中獲得優勢，開始使用越來越強大的硬件。后來，礦工開始使用GPU，即，更加強大的“圖形處理單元”。GPU通常用于游戲和3D渲染，不過也可用于很多一般用途。雖然GPU在價格上比CPU貴得多，但是也在普通人的經濟能力范圍內。

之后又出現了ASIC。ASIC是“application-specificintegratedcircuit”的首字母縮寫。它是一種專用型挖礦硬件，經過優化以適應特定的挖礦哈希算法。這些挖礦用的ASIC是為數字貨幣挖礦專門設計的，只能用來挖數字貨幣。在純哈希算力方面，它比GPU強大得多。

ASIC改變了挖礦的經濟形態。簡言之，那些生產新型ASIC礦機的公司在整個挖礦行業占據了很大優勢，因為這些公司在算力上占據優勢，而且控制著市場上新發布的ASIC礦機的供應。由于生產一款新的ASIC硬件需要在前期投入巨額資本，只有少部分人能夠加入這行。大礦工可以享受規模經濟帶來的額外效益，普通礦工很難與之競爭。

馬斯克：特斯拉操縱比特幣價格的觀點是不準確的:馬斯克回復推文表示：特斯拉操縱比特幣價格的觀點是不準確的。特斯拉（之前）出售了約10%的比特幣持倉，這是為了確認比特幣能很容易地結算。

此前消息，Sygnia首席執行官表示，馬斯克一直為自己利益操縱比特幣市場。[2021/6/14 23:34:43]

因此，已經有很多項目在嘗試與ASIC對抗了。尤其是在2018年年初，比特大陸等礦機生產商宣布正在開發一款專挖門羅幣的ASIC之時，項目方實行硬分叉來抵御ASIC，盡可能確保挖礦活動的去中心化。自此以后，項目方又進行了幾次硬分叉，努力走在ASIC前面，以此阻礙ASIC的進一步開發。

以太坊自誕生以來，也在不斷與ASIC作斗爭，然而ASIC生產商現在正在努力追趕中。結果，以太坊社區內有很多人都在支持ProgPow實現?。ProgPow是對Ethash算法的修改版，可以幫助以太坊抵御ASIC。

盡管這些項目在堅持不懈地抵御ASIC，但是很難保證不被ASIC追上。在利益的驅使下，大礦工都在積極開發ASIC，因為在抗ASIC的區塊鏈上，專用型挖礦硬件會帶給他們比小礦工更大的優勢。這就意味著，ASIC礦工和區塊鏈開發者之間永遠在玩貓捉老鼠的游戲。

走近Nonce

令人激動的是，檢查區塊nonce分布可以了解在特定區塊鏈上ASIC挖礦的興起情況，以及后續的抵御措施所產生的影響。

PoW挖礦就是反復對一個區塊的區塊頭進行哈希計算，直到算出的哈希值小于協議定義的目標值為止。具體來說，就是將區塊頭作為一個輸入值，然后代入某個密碼學哈希算法進行計算，例如，比特幣采用的是安全哈希算法256，而且是連續執行兩次。

觀點：若經濟受沖擊引發美國GDP大幅下降，比特幣有可能跟隨股市走低:根據數字資產評論員和投資者Maple Leaf Capital發起的推特調查，130名受訪者中有43.1%的人認為，在納斯達克指數達到11000點之前，BTC將反彈至11000美元。僅有16.2%的受訪者預計納斯達克指數將率先上漲。41％的受訪者表示兩者都不會，這種觀點有可能是正確的。

美聯儲本周透露，預計2020年全國GDP將下降6.5%，這將是幾十年來最大的降幅。美聯儲主席杰羅姆·鮑威爾（Jerome Powell）稱，這是美國乃至全世界記憶中最大的經濟沖擊。經濟數據并不等于資產價格走勢，但兩者之間有某種聯系：低GDP意味著企業賺的錢更少，可能導致更少的支出，然后股市下跌至合理估值水平。如果這種情況發生，比特幣可能會跟隨股市走低。（Bitcoinist）[2020/6/14]

為確保每一次進行哈希計算時都會得到一個不同的哈希值，同時又不需要重新創建一個區塊頭，區塊頭為礦工提供了一個特殊的字段：nonce。nonce是一個可由礦工任意修改的數值，以便不斷更改區塊頭來進行哈希計算，直至找到一個低于目標值的哈希值為止。nonce是一個數字，其范圍可以從0到由各協議設置的上限。

從理論上來說，根據任何nonce算出有效哈希值的概率都是一樣大的，因此可以認為nonce是經隨機選擇，并均勻分布的。然而，對許多區塊鏈的數據分析表明，真正符合這一預期的區塊鏈非常少。對此的解釋有很多種，但是，因為nonce分布上的變化往往可以跟新礦機聯系在一起，這表明不同的挖礦硬件往往會有不同的nonce挑選策略。

觀點：區塊鏈+供應鏈金融難紓企業融資之困:目前國內區塊鏈+供應鏈金融已經出現較多案例，但在解決中小企業融資難方面仍重重困難。比如很多產業分散扁平、各自為戰，鏈條很短（互聯網公司）；很多產業主要是用腦，訂單少，但金額大（咨詢公司）等。另一方面，將區塊鏈引入供應鏈金融都會標榜：降低融資成本，提高融資效率。從實踐來看，基于區塊鏈的可信數據確實使資金方提高了審核效率，但融資成本卻沒有下降多少。主要原因是，目前的區塊鏈+供應鏈金融系統，相關的業務方一個不能少，各方也都有自己的利潤追求。（互鏈脈搏）[2020/3/12]

關于比特幣區塊鏈的nonce分布模式，似乎最早是推特用戶@100TrillionUSD在2019年1月初發現不對的。進一步的分析表明，門羅、以太坊和萊特幣等區塊鏈的nonce分布模式也存在一些奇怪之處。

比特幣

比特幣的nonce分布模式是最著名的。在早期發展階段，比特幣采用了一種常見的模式：很多nonce都接近于0。這種分布對應的策略很簡單，就是來通過不斷增加nonce來計算哈希值。因為在早期的時候，比特幣區塊鏈上的算力很低，挖礦都是用的CPU，通常在遍歷所有可能的nonce值之前就能算出一個有效的哈希值。SergioLerner據此事實對確定中本聰的比特幣歸屬作了最為嚴肅的嘗試?。

在引入了GPU之后，nonce字段看似是隨機的。但是在大約400000的區塊高度上，莫名出現了一種新的模式，形成了幾條很細的nonce值分布帶，這些都是礦工選擇頻率較低的nonce值。

觀點：缺乏現實采用是阻止加密貨幣增長的最大問題:韓國金融服務委員會（FSC）區塊鏈咨詢委員會的一名關鍵成員Hong Ki-hoon表示，缺乏真實世界采用是阻止加密貨幣增長的最大問題。Hong補充表示，試圖通過創造沒有現實需求的技術來取悅政府是沒有效果的；相反，重點應該是可推動有機增長的實際效用。（Decrypt）[2020/3/3]

BitMEX研究撰文詳細描述了該模式，但是沒有找到清晰的解釋。

來看一下比特幣區塊nonce的直方圖，明顯可以看出在新的模式下，nonce值出現了幾個低谷。

-紅線代表了均勻分布的nonce值情況-

想要更細粒度的分析可以仔細看看bit的分布情況。比特幣中的nonce字段是由4個字節或者說32個bit組成的。對每個長度為32比特的nonce的平均值進行分析之后，會發現一些很有趣的現象：

-顏色越深的地方代表nonce中的數位被設置成1而非0的頻率越高，X軸表示區塊高度-

在比特幣剛誕生的時候，較高的數位通常被設置成0，因為礦工的nonce選擇策略就是簡單地增加nonce值。較低的數位似乎一直遵循某種模式，但是直到最近才發現較低數位的模式發生了變化。

聲音 | 觀點：工業互聯網的發展將反哺區塊鏈等技術革新:5月13日，經濟參考報刊文《數字技術推動制造業快速“蝶變”》。文章指出，業界認為，在消費級互聯網發展成熟的當下，工業互聯網將成為未來數字技術新的增長點——門類齊備的工業基礎、領先成熟的通信技術為工業互聯網孕育了基礎，而工業互聯網的發展又進一步反哺區塊鏈、人工智能、大數據等技術革新。[2019/5/13]

門羅

適合進行nonce分析的最有趣的資產之一就是門羅。它也是被分析得最多的一種資產，有很多文章和工具都對其進行了分析。

門羅每6個月就會進行一次硬分叉升級，在過去的幾次升級中還對PoW算法進行了一些調整，從而抵御專用型挖礦硬件。第一次硬分叉引發了爭議，因為它分叉出了好幾個項目/資產。

因此，我們可以研究這些變化對nonce分布的影響。

乍一看，我們可以注意到幾個有趣的現象。不過當我們在上圖的基礎上疊加網絡難度值和硬分叉時間表的時候，就會發現更有趣的東西。

-紅線代表了硬分叉的時間，而黑線代表了網絡難度值-

我們可以看到，所有三次PoW升級都造成了難度值降低，其中還有兩次改變了原先的nonce分布模式。有趣的是，通常都是在網絡難度值驟增的情況下，才引入了新的nonce模式。

在網絡難度值發生了改變，并且通過硬分叉對PoW機制進行調整之后，我們可以從nonce分布模式的變化中觀察到，第一次分叉有效地抵御了第一代礦機。此外，我們還可以看到，一些礦工在第二次分叉之后迅速帶著第二代礦機卷土重來，卻在第三次分叉中折戟沉沙。

以太坊

乍一看，以太坊的nonce分布幾乎沒有顯示出任何奇怪之處。

再看得仔細一點，我們可以看到在區塊高度7,000,000之后，nonce分布圖的底部有一些深色的水平線。如果你放大看的話，你就會看到從區塊高度2,000,000開始到4,000,000之間，nonce分布圖的底部有一些斜線。這些線很有可能是由簡單的nonce選擇策略導致的：在反復進行哈希運算的過程中，nonce是從0開始向上遞增的。

根據區塊nonce分布直方圖所示，較低的nonce值在一段時間內占據了優勢：

但是，仔細觀察一下nonce中每個數位的平均值隨時間變化的情況，會注意到一個很有趣的情況

-顏色越深的地方代表nonce中的數位被設置成1而非0的頻率越高，X軸代表了區塊高度-

大概從第1380000個區塊開始，nonce的中間數位被設置成0的頻率遠高于其他數位。久而久之，其他數位的隨機性也下降了。有趣的是，粗略看一下整體的nonce分布情況或直方圖，并不能發現這種模式，因為調整中間數位對nonce直方圖的影響并不明顯。

有趣的是，ETC的nonce數位分布也顯示出了相同的模式。

-顏色越深的地方代表nonce中的數位被設置成1而非0的頻率越高，X軸代表了區塊高度-

從位于上圖頂部的白色垂直條畫帶可以看出，一些礦工慣于從0開始增加nonce。

比特大陸于2018年4月宣布公開發布了第一款EthashASIC礦機，并表示將于2018年7月中旬交付第一批產品。將這兩個日期在上圖中標注出來后，我們會發現很有意思的東西：

-紅色虛線：E3礦機官宣時間；紅色實線：首批E3礦機交付時間-

乍看之下，在螞蟻礦機E3官宣之時，以太坊和以太坊經典區塊nonce中第41位的平均值都下降了。只關注這個數位的話，nonce分布模式就會更加明顯：

-紅色虛線：E3礦機官宣時間；紅色實線：首批E3礦機交付時間-

在2018年3月中旬之前，第41位的平均值在0.5上下。但是，在以太坊和以太坊經典這兩條鏈上，第41位被設置成0的頻率越來越高，而且都是以相同的速度。在礦機按計劃首次交付之時，平均值急劇下降，但這僅發生在以太坊區塊鏈上。在以太坊和以太坊經典區塊鏈上，第41位的平均值在2018年6月中旬就已經下降了，之后只在以太坊區塊鏈上進一步下降。

-紅色虛線：E3礦機官宣時間；紅色實線：首批E3礦機交付時間-

來看一下當時排名前5的以太坊礦池，第41位的平均值均開始下降，但是自7月16日首批E3礦機交付之日起，中國的兩家礦池SparkPool和F2Pool挖出的區塊內，nonce第41位的平均值進一步下降了。

斗爭不止

隨著ProgPow算法的逼近，再加上門羅團隊還在堅持不懈地通過硬分叉來抵御ASIC，這場與專用硬件之間的戰爭可能還會持續下去。隨著戰爭的持續，我們會密切關注下去，并且繼續從nonce中尋找蛛絲馬跡。

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